CN101826396B - 电解质组合物及使用其的染料敏化太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电解质组合物及使用该电解质组合物的染料敏化太阳能电池。所述染料敏化太阳能电池包括：半导体电极，该半导体电极的表面上吸附有染料；对电极；以及电解质组合物，其置于该半导体电极与该对电极之间，该电解质组合物包括氧化还原对，以及由胆碱卤化物或其衍生物与醇或尿素混合所形成的共熔离子液体。

Description

电解质组合物及使用其的染料敏化太阳能电池

技术领域

本发明涉及电解质组合物及使用该电解质组合物的染料敏化太阳能电池(dye sensitized solar cell，DSSC)，且特别是涉及由离子液体组成的电解质组合物及使用该电解质组合物的染料敏化太阳能电池。

背景技术

一般电池均需两种金属或金属化合物作为正、负电极，并且在电池内部通过电解质中的阴阳离子进行传导，电池外部则通过电子的流动完成通路。其中，由于太阳能可取之不尽用之不竭，因此太阳能电池的研究与开发越来越受到广泛的关注。其中，染料敏化太阳能电池具有成本低以及可塑性高等优势，并且具有可使用室内光源发电、不受日照角度影响等特点。因此，近来染料敏化太阳能电池已经成为太阳能电池研究热点之一。

染料敏化太阳能电池具有的基本结构包括：上、下层的导电玻璃((SnO₂:F)，简称为FTO)，其中一层导电玻璃表面具有纳米级二氧化钛(TiO₂)半导体颗粒，另一层导电玻璃上具有铂膜，两导电玻璃之间夹置有帮助导电的电解质；以及最关键的、对太阳光有敏化作用的染料(dye)，该染料吸附在二氧化钛颗粒上。如图1所示，在染料敏化太阳能电池的制造中，首先提供玻璃基板1，然后在玻璃基板上形成一层透明导电氧化物(TCO，transparent conducting oxide)2，然后在该透明导电氧化物上沉积n型半导体电极4，该半导体电极4包括二氧化钛颗粒3和吸附在其表面上的染料，接着将铂(Pt)膜6镀在玻璃基板7上作为对电极5，接着利用封装材料8、11将上、下玻璃基板的周围固定在一起，只留下电解质注入口，然后在半导体电极4与对电极5之间注入电解质(electrolyte)10。染料敏化太阳能电池的工作原理为：(1)吸附在半导体电极(TiO₂)表面的染料经入射光子激发之后，染料分子中的电子会从基态激发至激发态(S+hv→S*)；(2)之后，将电子注入TiO₂半导体电极的导带(conduction band)，注入TiO₂导带的电子通过扩散传递到TCO电极上，同时传导至外部回路，此时染料分子处于氧化状态(S*→S⁺+e^-)；(3)电解液中存在氧化还原对(通常是I^-/I₃ ^-)，氧化后的染料与氧化还原电解液反应，回到基态，而还原剂被氧化(S⁺+I^-→S+I₃ ^-)；(4)被氧化后的还原剂电解液I₃ ^-扩散到对面的铂电极上，通过外部回路传入的电子而再还原成I^-，经过这样不断的循环而连续运行(I₃ ^-+e^-→I^-)。

实际上，目前染料敏化太阳能电池的最高光电转换效率可超过11％。但问题是这类高效率太阳能电池利用易挥发的有机溶剂(例如乙腈或3-甲氧基丙腈)作为电解液，这就限制了这类电池的户外应用。因此科研人员利用离子液体作为电解液来制造一种非挥发性染料敏化太阳能电池，而染料敏化太阳能电池最常使用的离子液体为由咪唑阳离子和碘离子或由咪唑阳离子与其它阴离子所形成的离子液体。但是，由于离子液体的高粘度会对光电转换效率有不良影响，因此妨碍了其在太阳能电池中的应用。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供以共熔离子液体作为电解液的电解质组合物，该电解质组合物具有粘度低、电化学操作与适用范围广的优点。

本发明的再一目的在于提供使用上述电解质组合物的染料敏化太阳能电池，该染料敏化太阳能电池的电解质组合物原料便宜且制备简单。

为了达到上述第一目的，本发明提供一种电解质组合物，其包括：氧化还原对；以及共熔离子液体，其由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成，或者由胆碱卤化物或其衍生物和尿素混合形成。本发明的另一种电解质组合物为二元离子液体电解质，其包括氧化还原对、咪唑类离子液体以及粘度比咪唑类离子液体低的第一离子液体。

为了达到上述第二目的，本发明提供染料敏化太阳能电池，其包括：半导体电极，该半导体电极的表面上吸附有一种染料；对电极，其面对该半导体电极；以及电解质组合物，其置于该半导体电极与该对电极之间，其中该电解质组合物包括氧化还原对以及共熔离子液体，而该共熔离子液体由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成，或者由胆碱卤化物或其衍生物和尿素混合形成。

本发明还可利用两种共熔离子液体的混合物(二元离子液体)作为氧化还原电解液来制造非挥发性太阳能电池。另一加入的离子液体例如为普遍使用的咪唑类离子液体。

本发明利用由胆碱卤化物或其衍生物和醇所形成的共熔离子液体，或者由胆碱卤化物或其衍生物和尿素所形成的共熔离子液体作为电池的电解液来制造染料敏化太阳能电池，而与仅使用咪唑类离子液体作为电池的电解液的现有技术相比，本发明的电解质具有制备简单、较佳的生物相容性(biocompatibility)等特点。另外，以该电解质制造的太阳能电池具有可接受的光电转换效率。

为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更加明了，下文结合附图对实施例进行详细说明。

附图说明

图1为现有技术的染料敏化太阳能电池的基本结构。

图2为甘油的摩尔百分比对熔点的曲线图，其中甘油和碘化丁酰胆碱分别以4∶1、3∶1、2∶1、1∶1和1∶2的摩尔比混合。

图3为使用实施例6的电解质组合物的染料敏化太阳能电池的电流密度-电压特性曲线图。

图4为使用实施例7的电解质组合物的染料敏化太阳能电池的电流密度-电压特性曲线图。

图5为使用对照实施例1的电解质组合物的染料敏化太阳能电池的电流密度-电压特性曲线图。

主要元件的附图标记说明

1  玻璃基板

2  透明导电氧化物

3  二氧化钛颗粒

4  n型半导体电极

5  对电极

6  铂膜

7  玻璃基板

8  环氧树脂

9  电解质

10 封装材料

具体实施方式

为使本发明的上述与其它目的、特征和优点变得更明显易懂，现在将在下文中参照附图进行详细说明。然而，应理解，所述实施例仅用于对本发明进行举例说明，而不限定本发明的精神与范围，本领域技术人员可对其进行修改而得到等效实施例。

本发明的染料敏化太阳能电池所使用的电解质组合物包括：氧化还原对；以及共熔离子液体，该共熔离子液体由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成，或由胆碱卤化物或其衍生物和尿素混合形成。

本发明的染料敏化太阳能电池包括：半导体电极，该半导体电极的表面上吸附有一种染料；对电极，其面对该半导体电极；以及电解质组合物，其置于该半导体电极与该对电极之间，其中该电解质组合物包括氧化还原对以及共熔离子液体，该共熔离子液体由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成，或由胆碱卤化物或其衍生物和尿素混合形成。

在本发明所使用的共熔离子液体中，胆碱卤化物的衍生物例如包括烷酰胆碱例如碘化丁酰胆碱、或氯化丁酰胆碱等，以及卤化铵烷酰胆碱例如氯化铵甲酰胆碱，醇例如为甘油、乙二醇、丁二醇等。

还可向本发明的电解质组合物中加入第二离子液体，例如普遍使用的咪唑类离子液体，而该咪唑类离子液体可与由胆碱卤化物或其衍生物和醇或尿素所形成的共熔离子液体一起形成二元离子液体来作为染料敏化太阳能电池的电解液。该咪唑类离子液体一般为碘化1-烷基-3-甲基咪唑鎓，例如碘化1-乙基-3-甲基咪唑鎓、碘化1-己基-3-甲基咪唑鎓或碘化1-丙基-3-甲基咪唑鎓。

可向本发明的电解质组合物中加入添加剂，例如碘化锂、碘化铵、四丁基碘化铵、碘化1，2-二甲基-3-丙基咪唑鎓、N-甲基苯并咪唑、或硫氰酸胍(guanidine thiocyanate，GuSCN)。添加剂的作用不同，一般可使电解质稳定、提升电池效能、避免不必要的副反应产生、以及延长电池的使用寿命。

本发明电解质组合物中所使用的氧化还原对例如为碘离子与三碘离子(I^-/I₃ ^-)、溴与溴离子(Br₂/Br^-)或硫化氰与硫氰酸根离子(SCN)₂/SCN^-。

本发明所使用的染料例如为羧酸多吡啶钌(carboxylate polypyridylruthenium)、膦酸多吡啶钌(phosphonate polypyridyl ruthenium)或多核联吡啶钌(polynuclear bipyridyl ruthenium)。

本发明利用由胆碱卤化物或其衍生物和醇所形成的共熔离子液体(或者由胆碱卤化物或其衍生物和尿素所形成的共熔离子液体)作为电池的电解液来制造染料敏化太阳能电池，而与使用咪唑类离子液体作为电池的电解液的现有技术相比，本发明的染料敏化太阳能电池具有可接受的光电转换效率。

下文所提供的实施例仅用于阐述本发明的技术手段，而非用于限制本发明的技术范围。

共熔离子液体的制备

实施例1

将甘油(glycerol)(熔点18℃)和碘化丁酰胆碱(butyrylcholine iodide)(熔点87-89℃)分别以4∶1、3∶1、2∶1、1∶1和1∶2的摩尔比加入到锥形烧瓶中进行混合，然后利用差示扫描热量仪(differential scanning calorimetry，DSC)测量这些由甘油和碘化丁酰胆碱所形成的混合物的熔点，其结果如图2所示。在图2中，G表示甘油，BCI表示碘化丁酰胆碱，而G·BCI(x∶y)表示甘油和碘化丁酰胆碱以x∶y的摩尔比混合。由图2可知，当甘油和碘化丁酰胆碱以3∶1的摩尔比混合时，利用差示扫描热量分析仪对此混合物所测得的熔点约为25℃。因此，若以甘油和丁酰胆碱卤化物混合，较佳的摩尔比为2.5∶1～3.5∶1。

在实施例2-5中，先将甘油和碘化丁酰胆碱以3∶1的摩尔比加入锥形烧瓶中进行混合，然后在60℃下，对此混合物进行加热直至形成透明、均相的液体，如此，即可获得由碘化丁酰胆碱和甘油所形成的共熔离子液体作为染料敏化太阳能电池的电解液。

在实施例6-7中，合成方法与实施例2-5类似，而实施例6中先将氯化胆碱与甘油以1∶2的摩尔比混合，并且加热至50℃，直到形成均相、无色的液体。如此，即可获得由氯化胆碱和甘油所形成的共熔离子液体作为染料敏化太阳能电池的电解液。实施例7中先将氯化胆碱与尿素以1∶2的摩尔比混合，并且加热至50℃，直到形成均相、无色的液体。如此，即可获得由氯化胆碱和尿素所形成的共熔离子液体作为染料敏化太阳能电池的电解液。

电解液内添加不同碘化物所造成的影响

实施例2

在实施例1获得的由碘化丁酰胆碱和甘油所形成的共熔离子液体中，加入0.2M的碘(I₂)和0.5M的N-甲基苯并咪唑(N-methyl-benzimidazole)作为添加剂而获得电池的电解液。其中，碘化丁酰胆碱和甘油所形成的共熔离子液体的结构式则如下所示：

X^-:I^-    [化学式1]

实施例3

除了另外加入0.5M的碘化铵(NH₄I)以外，其余组分与实施例2的电池的电解液相同。

实施例4

除了另外加入0.5M碘化1，2-二甲基-3-丙基咪唑鎓(1，2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide，DMPII)以外，其余组分与实施例2的电池的电解液相同。

实施例5

除了另外加入0.5M的碘化铵和0.5M的碘化1，2-二甲基-3-丙基咪唑鎓(1，2-dimethyl-3-propylimidazolium iodide，DMPII)以外，其余组分与实施例2的电池的电解液相同。

二元离子液体电解质的制备

对于非挥发性的太阳能电池而言，由于咪唑类离子液体的粘度较高，影响电池的性能，因此本发明的实施例利用二元离子液体(binary ionicliquid)作为氧化还原电解液来制造非挥发性的太阳能电池。由于其产生类似Grotthus电子交换机理的质传作用，因此扩散速率及/或离子迁移率不会大幅降低。

实施例6-7

制备不同组成的二元离子液体电解质，其包含I^-/I₃ ^-(氧化还原对)、碘化1-丙基-3-甲基咪唑鎓(PMII，第二离子液体)、N-甲基苯并咪唑(NMBI，添加剂)并且使用甘油氯化胆碱(G.CC)或尿素氯化胆碱(U.CC)(第一离子液体)。在实施例6中，第一离子液体为甘油氯化胆碱(G.CX，X代表卤素，在此实施例中代表氯)，其结构如以下化学式2所示。

X^-:Cl^-     [化学式2]

在实施例7中，第一离子液体为尿素氯化胆碱(U.CX，X代表卤素，在此实施例中代表氯)，其结构如以下化学式3所示：

X^-:Cl^-    [化学式3]

不同离子液体电解质的制备

实施例8-9

制备不同组成的离子液体电解质，其包含0.2M的I₂、0.5M的N-甲基苯并咪唑(NMBI，添加剂)，并使用甘油碘化胆碱(G.CI)或甘油碘化丁酰胆碱(G.BCI)作为其I^-源及溶剂(第一离子液体)。

对照实施例1

本实施例使用溶剂型电解质来制造染料敏化太阳能电池，并作为实施例6与7的对照组。该染料敏化太阳能电池大致与上述实施例6～7相同，除了其选用乙腈(AN)和戊腈(VN)作为电解质的溶剂并且以0.1M的碘化锂与0.05M的4-叔丁基吡啶(4-tert-butylpyridine，TBP)作为添加剂之外。实施例6、7及对照实施例1的电解质组成列于表1中。

表1

	I3 -(摩尔浓度)	PMII(摩尔浓度)	添加剂(摩尔浓度)	溶剂
					实施例6	0.2	3.97	0.5(NMBI)	G.CC
实施例7	0.2	3.97	0.5(NMBI)	U.CC
					对照实施例1	0.05	0.6	0.1(LiI)；0.05(TBP)	AN/VN(85％∶15％)

对照实施例2

本对照实施例使用Michael Graetzel的二元离子液体(碘化1-丙基-3-甲基咪唑鎓和四氰基硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓[PMII/EMIB(CN)₄])作为电解液来制造染料敏化太阳能电池，并且还加入了硫氰酸胍添加剂，并作为实施例8与9的对照组。实施例8、9及对照实施例2的电解质组成列于表2中。

表2

	I3 -(摩尔浓度)	I-源	添加剂(摩尔浓度)	溶剂
					实施例8	0.2	G.CI	0.5(NMBI)	G.CI
实施例9	0.2	G.BCI	0.5(NMBI)	G.BCI
					对照实施例2	0.2	PMII	0.5(NMBI)；0.1(GuSCN)	EMIB(CN)4

实验例1

(评价使用本发明实施例2至5的电解质组合物的染料敏化太阳能电池的效能)

在染料敏化太阳能电池的制造中，首先提供一个玻璃基板，然后在玻璃基板上形成一层透明导电氧化物(TCO，transparent conducting oxide)，然后在该透明导电的氧化物上利用网印沉积二氧化钛颗粒，将该半导体电极浸入染料中，使染料充分吸附于二氧化钛颗粒上，接着将铂膜镀在具有透明导电氧化物的另一玻璃基板上作为对电极。利用封装材料将上、下玻璃基板的周围固定在一起，只留下电解质注入口，然后在半导体电极与对电极之间注入电解质(electrolyte)。利用AUTOLAB P10的恒电位仪及使用太阳光模拟器(Newport)solar simulator AM1.5，100mW/cm²)照射扫描，其以每秒5mV的扫描速度从电池开路电压V_oc扫描到零电压，并记录染料敏化太阳能电池产生的电流大小，由此可获得电流密度对电压的特性曲线(J-Vcurve)，以评价染料敏化太阳能电池效能，其结果列于表3中，其中FF(fillfactor)为填充因子，η为光电转换效率，二者分别依公式(1)与(2)计算而得：

$\mathrm{FF}=\frac{\mathrm{JmVm}}{\mathrm{JscVoc}}---\left(1\right)$

$\mathrm{\η}=\frac{\mathrm{JmVm}}{\mathrm{Ps}}---\left(2\right)$

其中，J_m：最大输出功率时的电流密度

V_m：最大输出功率时的电压

J_sc：短路电流密度

V_oc：开路电压

P_s：太阳光模拟器的输入功率(即，100mW/cm²)。

由表3可知，在碘化丁酰胆碱和甘油所形成的共熔离子液体电解液中添加不同的碘化物确实能增强染料敏化太阳能电池的效能。这主要是因为这些碘化物的阳离子在增强染料敏化太阳能电池的效能方面具有特殊功能。例如DMPI⁺可吸附在TiO₂纳米颗粒的表面，因而阻塞了TiO₂纳米颗粒的缺陷位置(defect sites)，如此即可使已传输到TiO₂纳米颗粒的光电子不会被电解液中的三碘离子(I₃ ^-)捕捉。即DMPI⁺可防止电子在TiO₂纳米颗粒与电解质的界面再回流，因而能达到提高电流、增加电解液导电能力等功能。

表3

DSSC电解质	Jsc(mA/cm2)	Voc(V)	FF	η(％)
					实施例2	3.3	0.557	0.624	1.15
实施例3	3.86	0.569	0.663	1.45
					实施例4	3.53	0.556	0.645	1.27
实施例5	4.32	0.568	0.652	1.6

实验例2

(评价使用本发明实施例6至7的电解质组合物的染料敏化太阳能电池的效能)

分别将实施例6、实施例7的二元离子液体与对照实施例1的电解质应用到染料敏化太阳能电池。在此，染料敏化太阳能电池的阴极采用溅射有铂的透明导电玻璃电极，阳极为网印的纳米/微米二氧化钛复合导电玻璃电极(厚度6微米)，二氧化钛颗粒表面吸附染料，电解质则注入到阴极与阳极之间而完成电池组装。

利用AUTOLAB P10的恒电位仪及使用太阳光模拟器(Newport)solarsimulator AM1.5，100mW/cm²)照射扫描，其以每秒5mV的扫描速度从电池开路电压V_oc扫描到零电压，并记录染料敏化太阳能电池产生的电流大小，由此可获得电流密度对电压的特性曲线(如图3、4和5所示)，以评价染料敏化太阳能电池效能，其结果列于表4中。

从表4可知，以实施例6和实施例7的电解质组合物制造的电池具有可接受的V_OC和J_SC。尤其是，根据实施例6制得的电池的光电转换效率更与一般溶剂型电解质制造的电池(对照实施例1)相当。

表4

电解质	VOC(V)	JSC(mA/cm2)	FF	ηeff(％)
					实施例6	0.52	9.49	0.53	2.60
实施例7	0.54	5.39	0.56	1.65
					对照实施例1	0.73	8.61	0.62	3.88

由上可知，以粘度较低的非挥发性离子液体(如G.CX或U.CX)代替传统电解质溶剂，可避免溶剂挥发所引起的问题。另外，G.CX或U.CX具有可回收性和环境友好性，并且在制造过程中无副产物生成，无需额外的纯化步骤，且所制成电池的光电转换效率与溶剂型电解质制造的电池近似。因此非常适合应用到染料敏化太阳能电池系统。

实验例3

(在相同的工作条件下，比较使用不同共熔离子液体组合物作为电解液的染料敏化太阳能电池的效能)

本实验例为了进一步提高TiO₂纳米颗粒的表面积，将阳极浸泡到TiCl₄溶液中处理，并使本发明的共熔离子液体达到最佳状态。然后利用AUTOLAB P10的恒电位仪及使用太阳光模拟器(100mW/cm²)分别对使用实施例8、实施例9以及对照实施例2作为电解液的染料敏化太阳能电池进行照射扫描，由此可获得电流密度对电压的特性曲线，以评价染料敏化太阳能电池效能，其太阳能电池效能分别列于表5中。

表5

DSSC电解质组合物	Jsc(mA/cm2)	Voc(mV)	FF	η(％)
					实施例8	5.01	630	0.684	2.15
实施例9	7.31	640	0.642	3.02
					对照实施例2	10.8	613	0.674	4.45

由表5可知，使用本发明的共熔离子液体(由烷酰胆碱卤化物和甘油形成)作为电解液的染料敏化太阳能电池与对照实施例2中使用MichaelGraetzel的二元离子液体(碘化1-丙基-3-甲基咪唑鎓和四氰基硼酸1-乙基-3-甲基咪唑鎓[PMII/EMIB(CN)₄])作为电解液的染料敏化太阳能电池的效能相当。

因此，使用本发明一个实施例中的由烷酰胆碱卤化物和甘油所形成的共熔离子液体作为电解液的染料敏化太阳能电池具有高的效能，同时由于本实施例电解液不含有碘化1-丙基-3-甲基咪唑鎓并且使吸水特性降低，因此可使染料敏化太阳能电池更便宜、更稳定且更环保。此外，由于烷酰胆碱卤化物上的烷酰基的存在，会使氮原子上的电荷较为离域化(delocalized)，从而使得碘离子受到较少束缚，因而有利于增加电解液的导电能力。

此外，在染料敏化太阳能电池的电解液中，本发明一个实施例中利用了由甘油和卤化胆碱所形成的混合物作为低粘度离子液体来降低咪唑类离子液体的黏度，但是卤化胆碱上的-OH基容易吸水，整个制造过程均须在手套箱(glove box)中进行，因此，本发明优选使用烷酰胆碱卤化物以解决上述问题。

Claims (17)

1.电解质组合物，包括：

氧化还原对；以及

共熔离子液体，其由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成。

2.权利要求1的电解质组合物，其中，该胆碱卤化物衍生物为烷酰胆碱卤化物、或卤化铵烷酰胆碱。

3.权利要求2的电解质组合物，其中，该烷酰胆碱卤化物为丁酰胆碱卤化物，该醇为甘油，且该丁酰胆碱卤化物与该甘油以2.5∶1～3.5∶1的摩尔比形成该共熔离子液体。

4.权利要求1的电解质组合物，进一步包括包括第二离子液体。

5.权利要求4的电解质组合物，其中该第二离子液体为咪唑类离子液体。

6.权利要求5的电解质组合物，其中，该咪唑类离子液体为碘化1-烷基-3-甲基咪唑 

7.权利要求1的电解质组合物，进一步包括添加剂，该添加剂选自碘化锂、碘化铵、四丁基碘化铵、N-甲基苯并咪唑和碘化1，2-二甲基-3-丙基咪唑 

8.权利要求1的电解质组合物，其中，该氧化还原对选自碘离子与三碘离子(I^-/I₃ ^-)、溴与溴离子(Br₂/Br^-)及硫化氰与硫氰酸根离子((SCN)₂/SCN^-)。

9.染料敏化太阳能电池，包括：

半导体电极，该半导体电极的表面上吸附有染料；

对电极，其面对该半导体电极；以及

电解质组合物，其置于该半导体电极与该对电极之间，该电解质组合物包括氧化还原对、以及至少一种共熔离子液体，该共熔离子液体由胆碱卤化物或其衍生物和醇混合形成。

10.权利要求9的染料敏化太阳能电池，其中，该胆碱卤化物衍生物为烷酰胆碱卤化物、或卤化铵烷酰胆碱。

11.权利要求10的染料敏化太阳能电池，其中，该烷酰胆碱卤化物为丁酰胆碱卤化物，该醇为甘油，且该丁酰胆碱卤化物与该甘油以2.5∶1～3.5∶1的摩尔比形成该共熔离子液体。 

12.权利要求9的染料敏化太阳能电池，进一步包括第二离子液体。

13.权利要求12的染料敏化太阳能电池，其中该第二离子液体为咪唑类离子液体。

14.权利要求13的染料敏化太阳能电池，其中，该咪唑类离子液体为碘化1-烷基-3-甲基咪唑 

15.权利要求9的染料敏化太阳能电池，进一步包括添加剂，该添加剂选自碘化锂、碘化铵、N-甲基苯并咪唑、四丁基碘化铵和碘化1，2-二甲基-3-丙基咪唑 

16.权利要求9的染料敏化太阳能电池，其中，该氧化还原对选自碘离子与三碘离子(I^-/I₃ ^-)、溴与溴离子(Br₂/Br^-)及硫化氰与硫氰酸根离子((SCN)₂/SCN^-)。

17.权利要求9的染料敏化太阳能电池，其中，该染料为羧酸多吡啶钌、膦酸多吡啶钌或多核联吡啶钌。 

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